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金刚石锯片激光焊接机

文章来源:深圳晨皓达自动化激光设备厂家    时间:2022-02-10 14:29:19
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金刚石锯片激光焊接机采用是将金刚石刀头焊在锯片基材上,它属于异种材料的焊接。其焊接质量取决于激光功率、焊接速度、接点位置、偏移量及保护气体流量等因素。

在激光焊接前,刀头与基体均应除油,清洁,除水,以减少焊接气孔。


金刚石锯片激光焊接机


金刚石锯片激光焊接工艺


①激光功率。激光功率反映为激光功率密度,是决定焊接深度的主要参数。当锯片规格一定时,焊接深度随激光功率的提高而增加,但激光功率过高,熔体流动过于激烈,会导致空洞的出现,严重时会削弱焊缝承载面积,且焊缝过宽,会破坏焊接外形,影响外观,同时严重烧损过渡层的合金元素,使过渡层热影响区晶粒粗大,呈疏松状,降低了过渡层的物理和力学性能。即使在焊后检验中能达到所需要的强度,在锯片切割过程中也会因应力集中,裂纹在孔洞处扩展,出现明显的疲劳断裂特性。激光功率太低,焊接深度浅,不能焊透,且焊接强度低。晨皓大技术人员采用1kW左右激光功率,双面焊接基本厚度2mm的金刚石锯片,得到了较好的焊接效果。

在一定激光功率下,有一最大板厚,功率越高,允许焊接的速度越快,生产效率越高。


②激光焊接速度。当激光焊接功率定时, 焊接速度就成为影响焊缝强度的主要因素。在激光金刚石锯片焊接中,焊接深度与焊接速度成反比,焊接深度及焊缝宽度随焊接速度的加快而减小。若焊接速度太快,气体来不及逸出,焊缝中易产生气孔,且熔深浅,不能焊透;如果焊接速度太慢,焊缝热影响区因过热使晶粒粗大变脆,工件变形也大,还会使材料熔化过快,热影响加大,甚至气化,刀头材料严重烧损而穿孔,降低刀头的焊接强度。


确定焊接速度的上限是为了防止金属未熔透和自淬速度过快以致不能流动和融合,否则,熔化金属会趋于仅沿被焊工件顶端形成焊珠。而焊速到达低限焊速且低至一定值时, 激光穿透等离子体到达小孔底部的激光功率密度过小,不足以气化材料,蒸气压不足以维持小孔,小孔崩塌,焊接过程变为热传导型,过量的热传导引起焊缝向侧向扩展,过多的功率吸收还会引起材料局部蒸发损失。


金刚石锯片激光焊接机


对于给定的激光功率,存在一个维持深熔焊接的最低焊接速度, 在此最低焊速下的熔深为给定焊接条件下的最大熔深。熔深、缝宽均随焊速增加而减小,当焊速大于15mm/s时,焊缝深宽比大于1。


激光功率与焊速影响焊接深度和焊缝宽度,进而影响焊缝强度。当焊速-定时, 焊缝强度有一临界区。当激光功率低于下限值时,焊缝强度随功率的增加而增加,这是因为随功率的增加,焊接深度增加从而使焊接强度增加。当激光功率大于临界区的上限时,强度反而随微光功率的增加而降低。这可能解释为,过高的功率烧损了焊缝区的合金元素,空洞增多,使焊缝强度和力学性能下降。


③离焦量。当焦点位于工件表面之上时称为正离焦;反之,当焦点落人工件表面之下时称为负离焦。为了获得好的焊接效果,通常采用负离焦。研究结果表明,当焦点远离工件表面或负离焦量太大时,焊缝熔深浅,深宽比小。


④焊接方式及光束偏移量。在激光焊接金刚石锯片时,由于刀头比基体厚,属于两种不同厚度材料的焊接,此时,激光束作用位置应略偏向基体侧, 并带有一定的角度, 以获得角焊效果。激光人射角一般选在4° ~11。又因为刀头是粉末冶金材料,焊接时会产生飞溅,污染光学透镜,焊接时光束不能直接作用在刀头与基体的结合处,而是偏向基体一侧,将激光人射点与焊缝中心线的距离称为光束偏移量。研究结果表明,光束偏移量对焊缝气孔形成影响很大,合适的偏移量可以减少焊缝内的气孔,从而提高焊接强度。光束偏移量太大,虽焊缝外观漂亮,但可能造成刀头未焊上或焊深浅,实际为假焊;若偏移量太小,则气孔多,影响焊缝外观质量,也影响焊缝强度。有人研究了光束偏移量对激光焊接效果的影响。试验中采用激光功率680W,焊接速度为1m/min,焦点置于工件表面,保护气流量为2.5m³/h。


⑤保护气体流量及等离子体的控制。在激光焊接中,保护气体的流量也起重要作用。保护气体不仅可保护焊接区不被氧化,而且还用来保护聚焦透镜,避免其受到金属蒸气污染和液体熔滴的溅射。气流量太小,起不到保护作用,焊缝被氧化,呈脆性;气流量太大,易吹翻熔池,使焊接过程不稳定,易产生凹凸不平的焊缝,并常形成孔洞,使焊缝强度降低。保护气体流量与吹气喷嘴直径、喷嘴和工件的距离有关。激光焊接时还可抑制激光焊接过程产生的等离子体,因而对焊接熔深有很大的影响。保护气体流量通常在2 ~3m³/h。


高功率激光深熔焊接时,激光与金属蒸气相互作用将其电离形成等离子体。等离子体能反射,折射,吸收人射激光束,对后继激光束起着屏蔽作用,导致激光熔池中的激光能量减少,严重时还会导致熔池中不能产生小孔效应,从而使熔深减小。在激光焊接金刚石锯片中,粉末冶金材料由于受到材料致密性的限制,相对熔炼材料而言,又会产生致密的金属蒸气,故在激光功率密度较低时,光致等离子体较弱。在高功率激光作用下,尤其是焊速较低时,也会产生较强的等离子体。因而在激光焊接金刚石锯片过程中,也要考虑抑制光致等离子体。通常采用侧吹Ar气来抑制等离子体。


深圳晨皓达科技公司专注研发、生产、销售激光切割机、激光打标机、激光雕刻机、半自动及全自动光纤激光焊接设备,以及定制各类高端非标自动化激光焊接设备厂家。
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